Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах

Рисунок 12. Химические структуры и молекулярные модели трех γ-лактонов с разными запахами. У всех трех молекул одинаковое кольцо, но разная длина боковой углеродной цепочки. У первой к кольцу присоединен один-единственный атом углерода; она пахнет свежевыпеченным хлебом. У второй углеродов уже пять, а запах превращается в кокосовый. Дальнейшее удлинение дает персик и другие фруктовые ноты.

В то время геосмин интересовал меня и по более умозрительным причинам. Как уже говорилось, он используется в качестве маркера при оценке качества воды. Вода в высшей степени важна для выживания всех живых организмов на Земле – но она не обладает собственным запахом, потому что наши ольфакторные нейроны и так постоянно погружены в воду. Поэтому присутствие воды можно учуять только благодаря летучим веществам, продуцируемым в связи с водой. Геосмин – прекрасный кандидат в такие индикаторы, так как в природе он производится и высвобождается после дождя.

В тот период, о котором идет речь, геосмин не был коммерчески доступен: его можно было только выделить самостоятельно из соответствующих микроорганизмов – ну, или потратить массу времени и сил на последовательный многоэтапный синтез. Выход вещества в обоих случаях был критически мал.

Поэтому мы решили подойти к делу с другой стороны и создать новый химикат, более простой по структуре и в производстве, но обладающий похожей формой молекулы. Главная проблема заключалась в том, чтобы синтезировать систему с двумя кольцами, поэтому мы сначала сделали структуру с одним – это оказалось гораздо проще. Она идеальным образом получалась из молекулы геосмина, если открыть ей одно кольцо. Некоторые из полученных в результате веществ сохранили насыщенный земляной запах натурального прототипа. Мы решили пойти еще на шаг дальше и попробовать создать еще более простые молекулы, вообще без колец. В итоге у нас получился ряд новых химических веществ с отчетливым земляным запахом, но получили мы их путем простого одноэтапного синтеза из простейших коммерческих исходников (рис. 13).

Увы, что-то в процессе оказалось утрачено. Приятную земляную ноту теперь сопровождала камфарная – более слабая, но заметная в чистом веществе или высококонцентрированном растворе. Эффект, по всей вероятности, объяснялся большей гибкостью новых структур, которые теперь получили способность стимулировать рецепторы камфарного аромата. Известно, что этот ольфакторный профиль обычно ассоциируется с молекулами круглой формы и 10–12 атомами углерода.

Такие корреляции довольно легко установить и верифицировать, синтезируя новые молекулы с определенным искомым запахом. Этот подход широко используется в парфюмерном производстве, так как новые химикаты довольно легко проходят апробацию в качестве элементов духов или отдушек (а вот попасть в пищевые ароматизаторы им уже гораздо труднее, так как в этой отрасли практикуют заметно более жесткий контроль).

Рисунок 13. Этот пример показывает, как можно синтезировать новые одоранты, опираясь на знание взаимосвязей между молекулярной структурой и запахом. Производное циклогексанола и третичный спирт с открытой цепочкой сохраняют земляной запах геосмина, но гораздо проще и дешевле в производстве.

Возможность творить новые молекулы с новыми запахами стала бесценным инструментом для этого нового направления в искусстве, где креативность химии и непредсказуемость запахов сообща создают целый новый мир, по которому можно путешествовать до бесконечности.

Часть II Вестники секса и опасности

5 Насекомые и феромоны Смертельное влечение

Любовь, предостережение, обман

Магия химического влечения

Если прогуляться по тайге где-нибудь в Северной Америке или по сосновому бору у моря в Италии – или хотя бы просто пройтись по обсаженной деревьями дороге, какие есть во многих частях света, – имея при себе одно особое химическое вещество, известное под коммерческим названием «диспарлур», вокруг вас очень скоро начнут нервно виться бабочки.

Все это будут самцы вида непарный шелкопряд (Lymantria dispar). Эта бабочка – вредитель первого порядка, способный уничтожать целые леса. Химикат, с помощью которого вы сотворили это небольшое чудо, – их специфический половой феромон. Самки шелкопряда синтезируют его в специальных железах, а затем выпускают в окружающую среду. Он представляет собой невероятно могущественный афродизиак: даже если вы просто потрогаете флакон, оставшегося у вас на пальцах количества уже хватит, чтобы обуреваемые жаждой любви самцы устремились к вам со всех сторон, преодолевая иногда очень большие расстояния.

Несколько лет назад, когда я только приступил к исследованию белков обонятельной системы у насекомых, чтобы набрать непарного шелкопряда для экспериментов, мне достаточно было пройтись по заросшему каменным дубом (Quercus ilex) речному берегу, держа в руках банку со следовыми количествами этого вещества.